问题
问答题
如图所示，电源电动势E=10.0V，其内阻不计．固定电阻的阻值R1=4.0Ω，可变电阻R2的阻值可在0～10.0Ω之间调节，电容器的电容C=30.0μF．求：
（1）闭合开关S，当R2取何值时，R2消耗的功率最大，最大功率为多少．
（2）在R2消耗的功率最大状态时，将开关S断开，这以后流过R1的总电荷量为多少？
答案
电阻R2消耗的功率P=（
）2R2=E R1+R2 E2
+R2+2R1R 21 R2
根据数学知识得知，当R2=R1=4Ω时，R2消耗的功率最大，最大功率为Pm=
=E2 4R1
=6.25 W 100 4×4
（2）在R2消耗的功率最大状态时，由于R2=R1时，则此时电容器板间电压为 U1=
E=5V1 2
开关S断开后电容器板间电压为 U2=E=10V，所以电容器通过R1充电，流过R1的总电荷量等于电容器电量的增加量，则流过R1的总电荷量为
△Q=C△U=C（U2-U1）=30×10-6×5C=1.5×10-4C
答：
（1）闭合开关S，当R2为4Ω时，R2消耗的功率最大，最大功率为6.25 W．
（2）在R2消耗的功率最大状态时，将开关S断开，这以后流过R1的总电荷量为1.5×10-4C．